- 開講元
- 化学系
- 授業形態
- 講義 (ライブ型)
- メディア利用科目
- 曜日・時限(講義室)
- 火3-4(H116) 金3-4(H116)
- クラス
- -
- 科目コード
- CHM.C331
- 単位数
- 2
- 開講年度
- 2022年度
- 開講クォーター
- 2Q
- シラバス更新日
- 2022年4月6日
- 講義資料更新日
- -
- 使用言語
- 日本語
- アクセスランキング
-
media
講義の概要とねらい
本講義は１，２年次で学んだ力学、電磁気学、量子化学、統計力学の知識をベースに、固体結晶の示すマクロな熱的・電気的現象をミクロな原理に基づいて理解することを目的とする。
具体的な内容としては、固体の構造、固体の比熱、電気伝導度、光学的性質、磁性の振舞いを、金属、半導体、絶縁体の場合において場合を分けつつ、定性的、かつ定量的に理解する。
到達目標
本講義を履修することによって以下の能力を習得する。
１）固体の構造、電子状態を記述する方法を理解し、固体の性質の把握に応用できる
２）固体の比熱、電気伝導度、光学的性質、磁性の振る舞いを正しく理解できる。
３）金属、半導体、絶縁体における固体の性質の差異について正しく理解できる。
キーワード
単位格子、逆格子、電気伝導度、比熱、フォノン、バンド構造、フェル面、バンドギャップ、プラズモン、常磁性、強磁性、反強磁性
学生が身につける力(ディグリー・ポリシー)
| ✔ 専門力 | 教養力 | コミュニケーション力 | 展開力(探究力又は設定力) | 展開力(実践力又は解決力) |
授業の進め方
講義と簡単な演習を基本に進めます。
授業計画・課題
| 授業計画 | 課題 | |
|---|---|---|
| 第1回 | 固体化学のアウトライン | 固体の特徴について説明せよ。 |
| 第2回 | 結晶構造と対称性 | 結晶構造と対称性の関係について説明せよ。 |
| 第3回 | 結晶結合 | 結晶における結合力の起源について説明せよ。 |
| 第4回 | １次元格子の運動と分散関係 | １次元格子の運動と分散関係について説明せよ。 |
| 第5回 | 格子比熱１：アインシュタインモデル | アインシュタインモデルに基づき格子比熱を説明せよ。 |
| 第6回 | 格子比熱２：デバイモデル | デバイモデルに基づき格子比熱を求めよ。 |
| 第7回 | 固体の電子状態の基礎 | 1,2,3次元金属におけるエネルギーと状態密度の関係を求めよ。 |
| 第8回 | 金属の電気伝導、電気抵抗の起源 | 金属の電気伝導、電気抵抗の起源を説明せよ。 |
| 第9回 | バンド理論の基礎 | 波数とエネルギーの関係を求めよ。 |
| 第10回 | ほとんど自由な電子のモデルによるバンド理論 | バンドギャップの起源について説明せよ。 |
| 第11回 | バンド理論の応用：絶縁体と金属の違い | 絶縁体と金属の違いを説明せよ。 |
| 第12回 | 半導体の電子状態 | 半導体の電子状態を説明せよ。 |
| 第13回 | 電子の集団励起：プラズモン | プラズモン吸収の周波数依存性を求めよ。 |
| 第14回 | 固体結晶の磁性 | キュリーの常磁性とパウリの常磁性について説明せよ。 |
授業時間外学修（予習・復習等）
学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する予習と復習（課題含む）をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。
教科書
特になし
参考書、講義資料等
キッテル 固体物理学
成績評価の基準及び方法
期末試験により評価する。
関連する科目
- 化学統計熱力学
履修の条件(知識・技能・履修済科目等)
履修の条件を設けない。
